Quante generazioni di stelle si possono formare nell'era stellifera?

Question

Come nel caso generale, le stelle sono formate dalla nebulosa che in alcuni casi è essa stessa il risultato di una supernova.

Anche le stelle hanno bisogno dell'idrogeno per diventare una stella (per fare la fusione nucleare), ma le stelle consumano idrogeno nel loro ciclo di vita. Pertanto, rimane sempre meno idrogeno per la generazione futura e gli elementi più pesanti prendono quel posto .

Quante generazioni di stelle possono essere formate fino a quando non c'è più idrogeno sufficiente per creare nuove stelle?

Answer 1

Si può fare un limite superiore teorico considerando la stella più breve possibile$\tau_{short}$e una grande quantità di idrogeno iniziale $M_H$. Quindi si potrebbe calcolare la frazione di idrogeno che viene riciclata$r$ dopo che la stella finisce (con una supernova) e ottieni un numero totale di generazioni pari a $ \log (M_{star}/M_H)/\log(r)$. Se si usa la massa solare$r\approx 0.5$ e una massa galattica di gas $M_H=10^{10}M_\odot$si potrebbero ottenere 33 generazioni. Si potrebbe ovviamente provare a modificarlo utilizzando stelle più pesanti che si riciclano meglio ma non sono influenzate dalla crescente metallicità del mezzo , ma sarebbe uno sforzo piuttosto sprecato: non è un modello realistico.

La sovrapposizione tra le generazioni è in crescita: le stelle sono oggi prodotte da gas misto riciclato da tutte le generazioni precedenti. Durano anche periodi di tempo molto diversi a seconda della massa, quindi il serbatoio di gas non si riempie convenientemente per la creazione della prossima generazione, ma piuttosto viene riempito mentre la formazione stellare è in corso. Quindi parlare di generazioni diventa sempre meno utile, e invece ha senso parlare principalmente di quando si è formata una stella o di quanti metalli aveva all'inizio a causa di un giacimento di gas altamente evoluto.

Si può simulare la formazione stellare e il riciclaggio utilizzando i modelli di ciascuno, ma diventa rapidamente piuttosto complesso e peggio, a seconda delle ipotesi su quanto gas all'interno dell'ammasso cadrà in futuro, qualcosa che è debolmente vincolato. Le tendenze attuali nella formazione stellare suggeriscono che siamo vicini al numero massimo di stelle e che la formazione stellare massima era in passato, quindi relativamente poche stelle si formeranno in futuro fino a quando i livelli di gas non scenderanno al di sotto di una densità superficiale critica e si spegneranno (vedere la sezione D in questo documento ). Ma se il gas intra-cluster si raffredda e piove lentamente, ciò potrebbe prolungare un po 'le cose. Eppure, in circa$10^{14}$ anni la normale formazione stellare sarà cessata.